碳纤维片材与混凝土极限粘结力的试验研究

通过粘贴碳纤维增强片材(carbon fiber reinforced polymer,简称CFRP)加固切口混凝土梁的三点弯曲试验,研究CFRP片材的粘结厚度、粘结长度、粘结宽度以及混凝土强度等级对CFRP片材与混凝土极限粘结力的影响。试验结果表明:随着CFRP片材粘结厚度的增加,CFRP片材与混凝土的极限粘结力相应提高;当CFRP片材粘结长度不超过其有效粘结长度时,极限粘结力随CFRP粘结长度的增加而增大;混凝土强度等级对CFRP与混凝土极限粘结力的影响较小。基于对试验结果的分析,提出了CFRP片材与混凝土极限粘结力的计算公式,计算结果与试验结果符合较好。     

碳纤维片材与混凝土有效粘结长度的试验研究

有效粘结长度是碳纤维增强片材(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)与混凝土的临界粘结长度,超过这个临界粘结长度,CFRP与混凝土界面承载能力就不会增加.通过粘贴CFRP片材加固切口混凝土梁三点弯曲试验,研究CFRP片材粘结厚度、粘结宽度以及混凝土强度等级对CFRP与混凝土之间有效粘结长度的影响.结果表明:随着CFRP粘结厚度的增加,CFRP与混凝土之间的有效粘结长度相应提高,但是,有效粘结长度与CFRP粘结厚度并非线性关系;CFRP粘结宽度、混凝土强度等级等对有效粘结长度影响不显著.基于对试验结果的分析,提出了CFRP片材与混凝土有效粘结长度计算公式,计算结果与试验结果符合较好.     

CFRP片材加固荷载改变后的桥梁设计研究

碳纤维片材（CFRP）具有强度高、徐变小、弹性模量适中、耐腐蚀性能好等优点,在桥梁加固领域中的研究与应用得到了飞速发展。针对因桥梁使用荷载发生改变后需用CFRP进行加固处理的加固设计作更深入的理解分析,提出了加固设计计算方法,指出使用CFRP以提高PC受弯承载力的补强加固方法是非常有效的,加固后梁的受弯承载力可明显得到提高。     

碳纤维增强复材-混凝土密拼双向叠合楼板抗弯承载能力分析

装配式混凝土双向叠合楼板预制底板外伸钢筋会降低施工效率,如果取消外伸钢筋,双向叠合楼板间采用密拼方案,其拼缝截面承载力会明显下降,板的挠度和裂缝宽度增大。基于上述情况,提出在普通密拼双向叠合楼板拼缝处下表面粘贴碳纤维增强复材(CFRP)片材,形成CFRP-混凝土密拼双向叠合楼板复合结构。结合国家或行业现行技术标准和相关研究,分析该新型复合结构的受弯破坏模式,推导其抗弯承载力计算式,并进行算例量化分析,评价CFRP用量、附加钢筋用量、二次受力等因素对该复合结构的破坏形态、承载能力等的影响规律。结果表明:1)新型复合结构的极限抗弯承载力可以达到等同现浇混凝土板的承载力; 2)合理设置CFRP片材用量,可以大量减少叠合面附加钢筋用量,提高经济效益; 3) CFRP片材能满足叠合楼板二次受力的变形需求。     

外贴碳纤维增强材料加固混凝土梁的抗弯设计

根据目前碳纤维增强材料(简称CFRP)加固混凝土梁的理论和实验研究结果;文章重点研究碳纤维制成织物片材粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固的技术特点,基于平截面假定的抗弯承载力计算理论,对CFRP加固混凝土梁受弯抵抗承载力的计算方法做了分析探讨,并分析二次受力对加固结构的弯矩承载力的影响;同时对外贴碳纤维加固混凝土梁的抗弯提供一种简单、实用的设计方法;理论计算和试验结果比较吻合,可供工程设计参考。     

碳纤维在桥梁加固中的应用

根据目前碳纤维增强材料（CFRP）加固混凝土的理论,论述了碳纤维片材粘贴到混凝土表面用于结构补强与加固的技术特点,对其抗弯承载力计算进行了分析,并介绍了碳纤维在桥梁加固工程中的应用。     

预应力CFRP加固混凝土T型梁抗弯性能分析

粘贴预应力纤维增强复合材料(CFRP)对混凝土桥梁进行加固和修复,既可以提高结构的承载力和耐久性,同时又可以大幅度提高工作效率.从理论分析着手对预应力CFRP加固混凝土T梁的预应力损失和抗弯承载力进行了理论分析,提出了计算CFRP预应力损失和加固后混凝土梁抗弯承载力及裂缝宽度的实用计算方法.     

预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T梁试验研究

针对外贴FRP片材抗剪加固钢筋混凝土梁存在材料利用率低、易发生剥离破坏等问题,开发了用于抗剪加固的CFRP片材预应力张拉和锚固系统,给出了相应的施工工艺和方法。为验证提出系统的有效性,进行了预应力CFRP片材抗剪加固钢筋混凝土T型截面梁试验。基于CFRP片材断裂的破坏模式,提出了预应力CFRP片材加固钢筋混凝土梁的抗剪承载力计算公式。结果表明,该文开发的预应力张拉和锚固系统能有效地对CFRP片材施加预应力,减少预应力损失。预应力CFRP片材抗剪加固梁均发生以受压区混凝土压碎为标志的受弯破坏模式,锚固装置能够确保CFRP片材在断裂之前不发生剥离破坏。预应力CFRP片材对混凝土梁斜裂缝的产生和发展有明显的抑制作用,加固后钢筋混凝土梁的抗剪承载力得到大幅提升。计算结果与试验值吻合较好,验证了加固梁抗剪承载力模型的有效性。     

FRP片材加固的钢筋混凝土梁短期刚度试验与理论研究

通过4根未加固钢筋混凝土梁和10根玄武岩纤维增强复合材料(BFRP)布和碳纤维增强复合材料(CFRP)布加固钢筋混凝土梁的静载受弯试验,研究了纤维增强复合材料(FRP)片材加固梁的挠度和刚度变化,以及FRP粘贴层数、FRP强度和混凝土强度、剪跨对加固梁挠度和刚度的影响。研究结果表明:FRP片材能有效抑制梁裂缝的扩展,提高梁的抗弯刚度,减小梁跨中挠度。基于刚度解析法,将FRP片材换算为受拉钢筋,建立了FRP片材加固梁的短期抗弯刚度计算公式,当FRP加固量为零时,该公式可退化为GB 50010—2010《混凝土结构设计规范》中未加固梁的抗弯刚度计算式,所建立的FRP片材加固梁抗弯刚度计算式的适用范围有所加大。通过试验数据,对所建立的抗弯刚度计算公式的精度进行了验证,结果表明,理论公式计算值与试验值吻合良好,可为FRP片材加固的钢筋混凝土梁理论分析和设计提供参考。     

CFRP加固混凝土双向板的冲切试验研究

为提高钢筋混凝土板的抗冲切承载力,可在板冲切负弯矩区采用粘贴高性能碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP)的方法予以补强.然而粘贴CFRP片材加固混凝土板的冲切性能与承载力计算在国内外研究得还很少.为此,结合普通地下室顶板应急加固的需要,专门进行了相关的静力等效载荷试验研究.试验结果表明,粘贴CFRP片材加固确实能够提高混凝土板的抗冲切承载力,同时提高了板的刚度.本文还将普通混凝土冲切计算理论推广到CFRP加固板,提出了加固板的抗冲切承载力计算方法,与试验结果吻合较好,可供设计参考.     

二次受力CFRP布加固混凝土矩形柱抗压强度计算方法研究

在一次受力下CFRP布加固混凝土矩形柱抗压强度理论公式的基础上,按照叠加原理和强度代换原理推导了二次受力下CFRP布加固混凝土矩形柱抗压强度理论公式,并采用ANSYS软件对CFRP布加固混凝土柱的二次受力性能进行了数值模拟,将试验值与理论值及ANSYS值进行对比,结果基本吻合,证明了理论推导的科学性,为加固工程提供了一定的理论参考.     

华北自然环境条件下表面防护对碳纤维片材耐久性能的影响

碳纤维片材加固混凝土结构广泛应用于土木工程,关于其耐久性能的研究已得到了工程界的重视。通过对目前土木工程加固常用的碳纤维片材在华北地区自然环境条件下的耐久性能进行了试验研究,其中,对部分试件进行了遮挡防护,以期考察防护与否对碳纤维片材抗拉强度、伸长率和弹性模量等的影响。试验每组试件设为5件,目前试验时间截至2年,已进行了7组共35个试件的试验。经分析发现,无防护碳纤维片材拉伸性能比有防护碳纤维片材下降快。     

用碱激发矿渣耐高温无机胶在混凝土表面粘贴碳纤维布试验研究

针对目前粘贴碳纤维片材加固混凝土结构所用有机胶软化点过低的问题,研发了在600℃下强度不降低的碱激发矿渣无机胶。通过用碱激发矿渣无机胶在混凝土表面粘贴碳纤维布的双剪试验,确定了碱激发矿渣无机胶的最优配合比。探索了改进碱激发矿渣无机胶对碳纤维布浸润性的工艺和方法。通过测试高温后碱激发矿渣无机胶的抗压强度,验证了碱激发矿渣无机胶的耐高温性。试验过程中,先以水为矿渣粉质量的42%,模数M=1.0的水玻璃为矿渣粉质量的12%的比例制备出碱激发矿渣无机胶,再将碳纤维布在该类无机胶中浸泡并杵捣30m in左右,最后用该无机胶在混凝土表面粘贴浸泡后的碳纤维布。这种试件的面内剪切强度可达1.41MPa,破坏时界面混凝土发生大面积剥离。试验结果表明用碱激发矿渣无机胶粘贴碳纤维布加固混凝土结构构件是可行的。     

CFRP-钢复合管约束型钢高强混凝土短柱的轴压力学性能

对8根碳纤维增强复合材料(CFRP)-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-C/STCSRC）短柱和4根CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土（C-CTSRC）短柱进行了轴压试验,分析了CFRP约束效应系数、钢管截面形式以及钢管受力性能对CFRP-圆/方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-C/STCSRC）轴压短柱力学性能的影响。结果表明:CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）轴压短柱的极限承载力提高率随着约束效应系数的增加呈指数形式增长;在柱核心混凝土截面面积相同时,CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）轴压短柱的极限承载力比CFRP-方钢复合管约束型钢高强混凝土（C-STCSRC）轴压短柱的极限承载力高50%以上;在弹性工作阶段,CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土（C-CTSRC）柱的弹性模量高于CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）柱的弹性模量;CFRP-圆钢复合管约束型钢高强混凝土（C-CTCSRC）柱的极限承载力高于CFRP约束圆钢管型钢高强混凝土柱的极限承载力;CFRP与钢管黏结良好时,CFRP与钢管能够协同工作。     

不同约束条件下碳纤维布加固素混凝土柱的低温试验与分析

进行了碳纤维布对不同约束素混凝土柱的低温压缩试验,试验参数为3个温度(5℃、-5℃及-10℃)和2种碳纤维包裹方式。试验结果表明,在低温条件下,碳纤维布加固素混凝土柱可以有效地提高混凝土的抗压强度,整片完全包裹约束素混凝土方柱-5℃、-10℃抗压强度分别提高了40.06%、47.48%;碳纤维布还能有效地改善素混凝土柱的变形性能,-5℃全包裹的峰值应变提高了25.2%。     

碳纤维增强复合材料布加固损伤预应力混凝土梁剥离性能试验分析

碳纤维增强复合材料(CFRP)布用于普通混凝土结构加固性能研究较为深入,而对于预应力混凝土结构加固性能的研究相对较少。为了研究CFRP布加固损伤预应力混凝土结构黏结性能对其受力性能的影响,通过对3根CFRP布加固不同损伤程度的高强预应力钢筋混凝土梁进行静载试验,研究损伤程度及预应力度对其黏结性能的影响。试验发现,试件破坏前CFRP布均发生剥离,达到破坏时,CFRP布完全剥离、拉断或受压区混凝土被压碎。通过CFRP布应变-荷载曲线及试件挠度-荷载曲线分析表明,试件的剥离荷载与其损伤程度呈反比,而与预应力度呈正比。     

不同环境下碳纤维布约束混凝土的受压性能

在标准养护、自然淋雨、自然不淋雨、淡水浸泡和硫酸盐溶液浸泡5种环境作用下,对碳纤维布约束混凝土试件和非约束混凝土试件进行对比试验分析.每作用一段时间后,取出试件进行单轴受压试验.两年内的试验结果表明,碳纤维布的约束可以有效提高试件的承载能力.在硫酸盐环境下,碳纤维布约束可以改善混凝土的抗腐蚀能力;在其他环境下,约束混凝土也都有良好的耐久性能.不同环境下,碳纤维布约束混凝土的极限应变基本不随时间发生变化.     

华北自然环境条件下浸渍树脂耐久性能对碳纤维片材耐久性影响的试验

碳纤维片材加固混凝土结构广泛应用于土木工程。仅就碳纤维本身而言,其性能受环境影响较小,作为FRP复合材料,其耐久性能还要受到树脂性能的影响。对目前土木工程加固常用的两种碳纤维片材及树脂耐久性进行了对比性试验研究。2年来已进行了16组共80个试件的试验。考察在华北地区自然环境条件下老化对其抗拉强度、伸长率和弹性模量等的影响。试验结果表明,浸渍树脂抗拉强度与碳纤维片材抗拉强度有一定关系,而伸长率和弹性模量的变化受树脂耐久性能的影响不明显。     

华北自然环境条件下碳纤维片材耐久性能的试验研究

碳纤维片材加固混凝土结构广泛应用于土木工程,关于其耐久性能的研究已得到了工程界的重视。通过对目前土木工程加固常用的几种碳纤维片材耐久性进行的试验研究,考察在华北地区自然环境条件下老化对其抗拉强度、伸长率和弹性模量等的影响。目前已完成了40个试件的试验,结果表明,随着老化时间的延长,CFRP的抗拉强度和伸长率略有降低,弹性模量基本保持不变。     

用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板抗火性能试验研究

针对粘贴CFRP布用有机胶软化点过低的问题,研制出600℃时强度不低于常温强度的无机胶。为探索用无机胶代替有机胶粘贴CFRP布提高加固结构抗火性能的可行性,进行了5块用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板的抗火试验。考虑到高温时CFRP布在绝氧条件下强度降低较为缓慢的特点,试验前分别选用厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料对其进行防火保护。试验板先按ISO 834标准升温曲线升温1.5h,再自然降温1.0h。各板底纵向CFRP布经历最高温度为90~300℃,火灾下跨中最大新增位移介于计算跨度的1/438~1/95。经历火灾后,CFRP布完好,无机胶与混凝土板可靠粘贴。试验结果表明:采用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板,厚型隧道防火涂料和厚型钢结构防火涂料均能达到对CFRP布进行控温和绝氧的目的,前者防火效果明显优于后者;用无机胶粘贴CFRP布加固混凝土板采用防火涂料保护后,火灾下和火灾后CFRP布与混凝土板均可有效共同工作。